DE4342648A1

DE4342648A1 - Verfahren zur kontrollierten Entwicklung von Kegelrädern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE4342648A1
Application number: DE4342648A
Authority: DE
Inventors: Hermann J Prof Dr Stadtfeld
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-12-14
Filing date: 1993-12-14
Publication date: 1995-06-29

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontrollierten Entwicklung von Zahnrädern, insbesondere von spiralverzahnten Kegelrädern, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, enthal tend folgende Elemente:

- ein Systemrechner zur Steuerung der Entwicklung der Kegel räder und zur Berechnung von Korrekturvorgaben für die beteiligten Bearbeitungsmaschinen
- eine Verzahnmaschine zum Schneiden der Zahnflanken eines Kegelrades
- ein Koordinatenmeßgerät zum Vermessen der Flankenformen des Kegelradpaares
- eine Laufprüfmaschine zum Abrollen und Prüfen von Trag bild und Laufverhalten eines Kegelradpaares;
- eine Härteanlage zum Einsatzhärten oder Wärmebehandeln eines Kegelrades;
- eine Feinbearbeitungsmaschine, zum Läppen, Honen oder Schleifen der gehärteten Zahnflanken des Kegelrades;
- eine Testeinrichtung mit realistischer Laufumgebung wie beispielsweise ein Testfahrzeug, zur Fertigprüfung eines Kegelradpaares;
- Disketten, Datenleitungen oder gedruckte Arbeitspläne und Einstelldaten als Verbindungsmittel zwischen den Maschi nen, Meßgeräten und dem Systemrechner.

Zahnräder zur Leistungsübertragung und im besondern bogenver zahnte Kegelräder, wie sie im Fahrzeugbau eingesetzt werden, sind stets mit Flankenkorrekturen versehen, die eine Anpassung an den jeweiligen speziellen Anwendungsfall ermöglichen. Diese Flankenkorrekturen betragen nur einige hundertstel Millimeter, sie entscheiden aber über einen ruhigen Lauf und ein Abwälzen ohne unerwünschten Kantenkontakt bei kleinsten und höchsten Belastungen. Da nach dem Stand der Technik die Erkenntnisse über die Mechanismen, die zu einer laufruhigen Zahnradpaarung führen, nur unzureichend bekannt sind, kann bei jeder Neuausle gung nur versucht werden, durch die Wahl von bestimmten Berech nungsparametern eine möglichst gute Vorgabe zu schaffen.

Es ist bekannt, daß bei der Herstellung von Zahnrädern, insbe sondere von bogenverzahnten Kegelrädern, Unterschiede zwischen der berechneten Flankenform und der, auf der Verzahnmaschine erzeugten, tatsächlichen Flankenform, bestehen. Diese gefährden die Wirksamkeit der Flankenkorrekturen in empfindlicher Weise. Mittels einer Vermessung der Zahnflanken können im Vergleich mit den Flanken eines Meisterrades Korrekturvorgaben für die Verzahnmaschine berechnet werden, die ein erneutes Schneiden eines korrigierten Zahnrades ermöglichen. Als Meisterräder werden reale, physikalisch existente Zahnräder, oder in Daten files gespeicherte, fiktive Gebilde verwendet.

Bei der heute üblichen Verwendung von fiktiven Meisterrädern sind diese normalerweise nach der Zahnradauslegung durch eine Simmulationsberechnung erzeugt worden, weshalb sie nicht not wendigerweise die gestellten Anforderungen an die Laufruhe unter verschiedenen Belastungen erfüllen. In diesem Falle kann eine Vermessung und Korrektur nicht zu einer Qualitätsverbesse rung im Sinne des Lauf- und Beanspruchungsverhaltens führen, sondern im schlechtesten Falle die hochgenaue Reproduktion eines ungeeigneten Zahnrades liefern.

Es sind Verfahren bekannt, wie beispielsweise aus der EP-0 353 451 A2, die eine systematische Annäherung an fiktive Meisterrä der ermöglichen. Diese Verfahren erlauben eine gesteuerte und geregelte Fabrikation von Zahnrädern, sind jedoch in der Ent wicklungsphase nur bedingt einsetzbar. Bei einer neuen Ausle gung kann die Annäherung der noch nicht wärmebehandelten, wei chen Zahnräder an ein fiktives Meisterradpaar eine Annäherung an ein ungeeignetes Zahnradpaar bedeuten. Das eine Zahnradpaa rung ungeeignet ist kann frühestens bei der Laufprüfung der weichen Zahnräder festgestellt werden. In diesem Falle wird nach dem Stand der Technik die Herstellung der neuen Zahnräder abgebrochen und erneut eine neue Auslegung mit geänderten Korrekturen berechnet, was neue Maschineneinstellungen und ein neues fiktives Meisterrad zum Ergebnis hat. Die neuen Daten werden zur Herstellung einer ersten Probezahnradpaarung verwen det, es erfolgt danach eine Flankenvermessung und im Falle vor handener Abweichungen zwischen den neuen fiktiven Meisterrädern und den neuen Probezahnrädern, erneut eine schrittweise, systematische Annäherung an das Meisterradpaar.

Der Zyklus von Auslegung, Herstellung und Annäherung an das Meisterradpaar wird so oft wiederholt, bis die hergestellte Zahnradpaarung den Vorstellungen bezüglich Laufruhe unter ver schiedenen Belastungen genügt. Es kann in diesem Zusammenhang nicht von einem Regelkreis gesprochen werden, da keine daten mäßige Rückkopplung von der Laufprüfmaschine zum Auslegungs computer besteht. Es werden in der Regel nur qualitative Informationen auf mündlichem oder schriftlichem Wege von der Laufprüfmaschine zum Berechnungsbüro gegeben. Das Vorgehen ent spricht dem Prinzip Versuch und Irrtum.

Nach dem Härten der Zahnräder liefert eine Vermessung anhand des Meisterradpaares erneut Abweichungen, die einem stochasti schen- sowie einem systematischen Anteil der Härteverzüge ent sprechen. Bei der Verwendung von Feinbearbeitungsverfahren, die keine definierte Flankenformerzeugung erreichen, wie beispiels weise Läppen, werden nach dem Stand der Technik Vorkorrekturen für die Schneidmaschine zur Herstellung des weichen Zahnrades errechnet, die es ermöglichen, daß ein "gezielt falsch" ge schnittenes, weiches Zahnrad nach dem Härten die richtige, gewünschte Flankenform erhält. Dieser Vorgang muß mehrmals wiederholt werden, bis Maschineneinstelldaten für die Schneid maschine bekannt sind, die ein entsprechendes, vorkorrigiertes Zahnrad liefern. Das ursprünglich in mehreren Versuchen erarbeitete fiktive Meisterradpaar für die Weichverzahnung ist durch die Vorkorrektur unbrauchbar geworden. Nach dem Stand der Technik wird es durch ein physikalisch existentes Weichzahnrad paar ersetzt. Dies wiederum bietet nicht die Möglichkeit auf Chargenschwankungen des verwendeten Stahls zu reagieren oder den individuellen Zustand von Verzahnwerkzeugen, Verzahn maschinen und der Härteanlage zu berücksichtigen, was ständig zu Produktionsunterbrechungen führt, die zur Erarbeitung von neuen Vorkorrekturen genutzt werden und neue, physikalisch existente Meisterräder für die Weichverzahnung zur Folge haben.

Bei der Verwendung von Feinbearbeitungsverfahren, die eine definierte Flankenformerzeugung erreichen, wie beispielsweise Schleifen, wird nach dem Stand der Technik versucht, alle Härteverzüge abzuschleifen. Eine Vermessung der geschliffenen Flanken erfolgt im Vergleich mit dem in mehreren Versuchen erarbeiteten virtuellen Meisterrad. In der Regel bestehen Abweichungen zwischen den geschliffenen Flanken und dem vir tuellen Meisterrad, da der systematische Anteil der Härtever züge das Schleifresultat verfälscht. Aus dem Meßergebnis können Korrekturwerte für die Schleifmaschine errechnet werden, wodurch eine systematische Annäherung an die Flankenform des virtuellen Meisterradpaares erfolgt. Durch das Abschleifen von Härteverzügen entsteht eine empfindliche Schädigung der Härte schicht der Oberfläche, die in aller Regel durch Einsatzhärten erzeugt wird. Dies führt zu Schwankungen des Oberflächengefüges und der Härte innerhalb der Flanken, was eine Reduzierung der Tragfähigkeit zur Folge hat.

Die endgültige Qualitätsprüfung einer Zahnradpaarung kann erst nach der Hart- Feinbearbeitung auf einer Prüfmaschine oder in einem Testfahrzeug erfolgen. Zeigt eine Laufprüfung in einem Testfahrzeug, daß eine weitere Optimierung der Zahnradpaarung erforderlich ist, muß der gesamte Prozeß von Berechnung, Weich optimierung und Hartoptimierung ganz von vorne, bei der Aus legungsberechnung begonnen werden.

Im Unterschied dazu bedient sich die traditionelle Zahnradent wicklung und -herstellung nicht der Vermessung der Flankenober flächen um Korrekturvorgaben zu ermitteln. Es wird auf der Laufprüfmaschine eine visuelle Tragbildkontrolle sowie eine Geräuschprüfung vorgenommen. Erfahrenes Fachpersonal kann danach eine Korrekturvorgabe für eine bestimmte Art von Verzahnmaschine empirisch ermitteln. Das erfahrene Fachpersonal bedient sich auch generell einer gefühlsmäßigen Vorkorrektur des Weichzahnrades um die Härteverzüge auszugleichen. Dies ent spricht einem Regelkreis in dem der Mensch die Funktion des Reglers ausführt. Die Aufgabe des Verzahnungsspezialisten bestand sogar darin, Testfahrten mit neuen Zahnradserien selbst durchzuführen um, falls erforderlich, weitere gefühlsmäßige Korrekturen für die Schneid- oder Läppmaschine zu ermitteln. Da durch das traditionell ausschließlich verwendete Läppen ein relativ gleichmäßiger Materialabtrag auf den gehärteten Flanken entsteht, muß keine Einbuße von Tragfähigkeit in Kauf genommen werden. Bei sehr erfahrenem Personal kann die traditionelle Zahnradentwicklung der dem heutigen Stand der Technik entspre chenden deutlich überlegen sein. In jedem Falle ist die Zahn radentwicklung und -optimierung nach dem heutigen Stand der Technik der traditionellen nicht überlegen. Kostspielige Ein richtungen für Koordinatenmessung und Laufanalysen sowie für die hochpräzise numerisch gesteuerte Feinbearbeitung liefern nicht die von den Anwendern erhofften Vorteile, wie die geziel te Entwicklung geräuscharmer, hochbeanspruchbarer Zahnräder. Die Entwicklungskosten pro Auslegung - insbesondere bogenver zahnter Kegelräder - sind im Gegenteil durch praktizieren des heutigen Standes der Technik sogar angestiegen.

Es sind Verfahren bekannt, die eine Schaffung von flexiblen Fertigungseinrichtungen zur Produktion mittlerer Losgrößen zum Ziel haben und sich Regelfunktionen bedienen, um eine gleich bleibende Qualität zu erhalten, wie beispielsweise aus

- DE-C- 18 17 914
- DE-A- 37 20 157
- JP-A-82 044 808
- JP-A-62 039 157
- JP-A-60 064 229
- Automatisierungstechnische Praxis-ATP, Band 28, Nr. 8, August 1988, München, DE, "Flexible Automation in der Fertigungstechnik".

Weiterhin sind Verfahren bekannt, die eine Qualitätsoptimierung von Zahnrädern oder anderen Maschinenelementen in Fertigungs zellen zum Ziel haben und sich dazu Regelkreisen bedienen, wie beispielsweise aus

- EP-0-353 451 A2
- Technische Rundschau, Band 78, Nr. 41, Okto ber 1988, Bern, CH, "Rechnergestützte Quali tätsoptimierung an flexiblen Fertigungszellen"
- Werkstatt und Betrieb, Band 120, Nr. 10. Oktober 1987, München, DE, "Autonome Zahnrad Fertigungszellen"

Die bekannten Verfahren beschreiben die datenmäßige Verbindung der Herstellungsmaschinen und Prüfeinrichtungen mit dem Ziel, eine flexible Fabrikationseinrichtung zu schaffen. Diese Fabri kationseinrichtungen sind abgeschlossene Gebilde, die sich nur über einzelne Fertigungsoperationen, wie beispielsweise Weich bearbeitung oder Hartfeinbearbeitung erstrecken und die Fabri kation von Losgrößen, nicht die Entwicklung eines Maschinen elementes realisieren. Ein Zahnradpaar, insbesondere bogenver zahnte Kegelradpaarungen sind als Funktionsgebilde zu verste hen, deren Entwicklung zu einem guten Laufverhalten von größter Wichtigkeit ist. Die Entwicklung von Kegelradgetrieben er streckt sich über alle Stadien der Weich- und Hartbearbeitung und sollte Wärmebehandlung und Prüfung im Fertigprodukt mit einbeziehen. Die bekannten Verfahren knüpfen erst nach einer erfolgreichen abgeschlossenen Entwicklung an, um z. B. Zahnrad paare mit einer gleichbleibenden Qualität zu produzieren.

Die Erfindung, wie sie durch die Merkmale des Anspruches 1 beansprucht wird, löst die Aufgabe der Schaffung eines Verfah rens zur kontrollierten Entwicklung und Optimierung von Zahn rädern, das alle unnötigen oder falschen Schritte unterbindet, indem eine Arbeitsfolge vorgegeben wird, die aus den jeweils notwendigen und optimalen Fertigungs-, Prüf- und Korrektur schritten besteht. Die Entwicklung muß nicht in einer Fer tigungszelle durchgeführt werden, sondern kann auf Einrichtun gen zugreifen, die sich an völlig verschiedenen Orten befinden. Es dominiert bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die präzise Vorgabe eines optimierten Ablaufes. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist die Regelgröße des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht die Abweichung zur vorausberechneten Meisterradgeometrie, sondern die Abweichung zu einem vorgegebenen Lauf- und Bean spruchungsverhalten. Daher wird bezogen auf die Flankengeo metrie die Sollgröße in der Regelstrecke noch beeinflußt. In der Planungsphase einer neuen Verzahnungspaarung werden Infor mationen über die Art der Verzahnung (d. h. die Ergebnisse der Auslegungsberechnung), sowie die Verfügbarkeit und die Fähig keiten der Fertigungsmaschinen, wie z. B. Schneid-, Prüf- und Feinbearbeitungsmaschinen, zur Belegung einer Regelmatrix benutzt. Je nach den individuellen Gegebenheiten einer beste henden Fertigungsanlage, können beispielsweise Laufprüfung, Koordinatenmessung und Einflankenwälzprüfung alternativ oder in einer optimalen Kombination eingesetzt werden. Ebenfalls zur Feinbearbeitung kann Läppen, Schleifen oder Honen alternativ in den Fertigungsablauf eingeplant werden.

Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nicht starr vorgegeben, sondern reagiert auf alle Prüfungen und Messungen durch Vorgabe des nächsten Schrittes, indem Regelkreise akti viert werden. In jedem Falle gibt es nach jedem Schritt der Verzahnungsentwicklung einen optimalen nächsten Schritt. Darüberhinaus ist es dem Benutzer möglich, in einem Experten system ähnlichen Dialog, eigene Entscheidungen zu treffen, die dann jedoch wieder zur präzisen Vorgabe des nächsten Schrittes führen. Die komplexe und strenge Regelsystematik führt zu einer hohen Konvergenz des Verfahrens, so daß normalerweise kein Korrekturschritt wiederholt werden muß. Es handelt sich um ein stark gedämpftes Regelverhalten, was nicht wie bei bekannten Verfahren als Iteration bezeichnet werden kann. Auch nach fehlerhaftem oder ungenauen Arbeiten durch den Anwender (z. B. Fräsergeometrie außerhalb der Toleranz) bleibt die Konvergenz des Verfahrens erhalten. Dem Anwender des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird es durch ein stets optimales Vorgehen ermöglicht, mit modernen Fabrikationseinrichtungen, Kegelräder der höchstmögli chen Genauigkeit, Tragfähigkeit und Laufruhe, bedeutend wirt schaftlicher als nach dem heutigen Stand der Technik zu ent wickeln und zu optimieren und zu produzieren.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, ein Regelprinzip zu schaffen, das sich einer Regelmatrix bedient, die den Daten stand aller an der Verzahnungsentwicklung beteiligten Maschinen und Meßgeräte verwaltet, auswertet, aufdatiert und zu deren Einstellung koordiniert freigibt. Die Regelmatrix ist zusammen mit allen Datensätzen einer spezifischen Zahnradpaarung in ei ner Datei abgespeichert. Diese Datei kann sich im Speicherbe reich eines zentralen Computers oder vorzugsweise auf einer auslegungsspezifischen Datendiskette (Systemdiskette) befinden, die zunächst das Probe los und später ein reguläres Los von Werkstücken begleitet. Jede spezifische Zahnradpaarung erhält eine eigene Datei oder Systemdiskette, die bei einer neuen Aus legung von einem Computerprogramm automatisch zusammengestellt wird. Der Computer, auf dem dieses Programm installiert ist (Systemrechner) speichert auf der Datei oder Systemdiskette Einstelldaten für alle an der Herstellung einer Radpaarung beteiligten Maschinen und Prüfeinrichtungen, sowie drei ver schiedene fiktive Meisterradpaare (in Form von Koordinaten files), für die weiche, die gehärtete und die einbaufertige (feinbearbeitete) Radpaarung. Bei einer Neuauslegung können Kennwerte für den erwarteten Härteverzug und die Last- Ver lagerungscharakteristik aus einer Datenbank, die im System rechner gespeichert ist, übernommen werden. Die Datenbank kann beim individuellen Anwender des erfindungsgemäßen Verfahrens automatisch vom Systemrechner anhand der Radpaarungen, die die erfindungsgemäße Vorrichtung bereits durchlaufen haben, erstellt werden. Weiterhin enthält die Systemdiskette eine protokollierende Regelmatrix. Diese Regelmatrix wird vom Systemrechner aufgrund der gemachten Eingaben (verwendete Maschinen und Meßgeräte) erstellt. Zunächst werden in der Reihenfolge der Arbeitsschritte Kenner in den Feldplätzen der Regelmatrix gesetzt (z. B. Weichschneiden = 1, Koordinaten messung der Weichverzahnung = 0, Laufprüfung der Weichverzah nung = 1 usw.). In einem zweiten, korrespondierenden Datenfeld der Regelmatrix werden Zähler belegt (z. B. Datenstand Verzahnen = 1, Datenstand Laufprüfung-weich = 1, Meisterrad-weich = 1 usw.). In einem dritten, korrespondierenden Datenfeld ist der Korrekturstand eingetragen. Als "kleine" Regelkreise werden die Spalten der Regelmatrix von oben nach unten normalerweise nicht öfter als zweimal durchlaufen. Als Referenz dienen fiktive Mei sterräder, die die wichtigste Querverbindung der verschiedenen Operationen (Spalten der Regelmatrix) sind. Die Meisterräder aller Operationen werden beispielsweise durch eine Laufoptimie rung der weichen Verzahnung beeinflußt, so daß die Koordinaten messung (der weichen, harten und feinbearbeiteten Verzahnung) nicht gegen ein vorausberechnetes, sondern gegen ein bereits laufoptimiertes fiktives Meisterrad erfolgt.

Das Einstellen oder Rüsten der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird vom Systemrechner durch Auswerten der Regelmatrix reali siert. Durch die Möglichkeit von völlig unterschiedlichen Bele gungen der Regelmatrix, werden zum Teil gänzlich verschiedene Arbeitsfolgen vom Systemrechner ausgearbeitet und vorgegeben. Diese Arbeitsfolgen werden im Systemrechner ermittelt und bei spielsweise in gedruckter Form ausgegeben. Es können jederzeit mehr Maschinen und Prüfeinrichtungen als erforderlich vorgege ben werden, was es dem Systemrechner ermöglicht ein Optimum zu ermitteln. Dadurch werden, der individuellen Entwicklungs- bzw. Fabrikationsaufgabe gemäß, alle erforderlichen Maschinen und Meßgeräte zu einem Regelkreis zusammengestellt. Es ist dadurch früher als bisher bekannt, welche Maschinen und Meßgeräte wäh rend der Herstellungszeit der gewünschten Anzahl von Zahnrädern belegt sind. Mittels der Regelmatrix kann der Systemrechner bereits in der Planungsphase, die Anzahl der benötigten Dreh teile zur Entwicklung von beispielsweise 10 Proberadsätzen er mitteln.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahren schließt alle Maschinen und Meßeinrich tungen, sowie mindestens einen Systemrechner zur Herstellung des Zahnrades zu einem großen Regelsystem zusammen, der aus vier sich gegenseitig beeinflussenden Einzelregelkreisen besteht. Als Verbindungselement der erfindungsgemäßen Vorrich tung werden vorzugsweise Datendisketten verwendet. Dadurch wird die höchstmögliche Flexibilität bei der Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens erreicht, was es ermöglicht, örtlich beliebig entfernte Maschinen, Meßgeräte und Rechner mit einer beliebigen zeitlichen Planung in einer Vorrichtung zu integrie ren. Die Möglichkeit, die verschiedenen Maschinen und Prüfein richtungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem System rechner fest zu verdrahten besteht ebenfalls. In diesem Falle wird der Inhalt jeder auslegungsspezifischen Systemdiskette als separate Arbeitsdatei auf dem Systemrechner eingerichtet.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im folgenden anhand von Tabellen, die die Regelmatrix repräsentie ren, ausführlich beschrieben.

Tabelle 1 zeigt das prinzipielle Aussehen der Regelmatrix des erfindungsgemäßen Verfahrens. Sie ist in waagerechter Richtung in die sieben zu berücksichtigenden Operationen zur Entwicklung unterteilt. Diese sind: Verzahnen des Ritzels, Verzahnen des Tellerrades, Härten des Ritzels, Härten des Tellerrades, Hart feinbearbeitung des Ritzels, Hartfeinbearbeitung des Tellerra des und Fertigprüfung der Paarung. In der erfindungsgemäßen Sy stematik wird die Fertigprüfung wie eine Fertigungsoperation behandelt. Die Spalte "Voriger Schritt" dient (in Verbindung mit der Zeile "Voriger Schritt") als Gedächtnis der Regelmatrix und gibt mit 1 an, welche Zeile der jeweiligen Operation zu letzt durchlaufen wurde. Die Spalte "Nächster Schritt" steuert in (Verbindung mit der Zeile "Nächster Schritt") mit einer 1, welcher Schritt der nächsten aktuellen Operation als nächstes durchgeführt werden soll.

In senkrechter Richtung ist die Regelmatrix zur Steuerung der jeweiligen Fertigungsoperation in Schritte untergliedert, die mit einem Kenner 1 aktiviert werden können. Die Zeile "Bearbei ten" steuert mit 1 oder 0 unter der jeweiligen Operation, ob diese durchgeführt wird (aktiviert) oder nicht. Die Zeile "Daten Bearbeit." gibt mit einer Nummer von 0 bis N an, der wievielte Datenstand dieser Bearbeitung vorgegeben wird. Die Zeile "Laufprüfung" steuert mit 1 oder 0, ob nach dem jeweili gen Bearbeitungsschritt eine Laufprüfung durchgeführt wird (aktiviert) oder nicht. Die Zeile "Daten Laufprüf." gibt mit einer Nummer von 0 bis M den Datenstand der Laufprüfung für die jeweilige Operation an. Die Zeile "3-D-Messung" steuert mit 1 oder 0, ob nach dem jeweiligen Bearbeitungsschritt eine Koordinatenmessung der Flanken durchgeführt wird (aktiviert) oder nicht. Die Zeile "Meisterrad Nr." gibt mit einer Nummer von 0 bis L den Datenstand des Koordinatenmeßgerätes für jede Operation getrennt an. Die Zeile "Auswertung" steuert mit 1 oder 0, ob für die jeweilige Operation eine Korrekturvorgabe als Resultat der durchgeführten Laufprüfung oder Koordinaten messung errechnet wird. Die Zeile "Korrekturstand" gibt mit einer Nummer von 0 bis K an, wie oft bereits aus der jeweiligen Operation eine Korrekturvorgabe berechnet wurde. Die Zeile "Korr.-Adresse" gibt mit einer Nummer von 1, 2 oder 3 an, ob die Korrektur am Ritzel, Tellerrad oder an beiden anteilig vor genommen wird. Die Zeile "Voriger Schritt" hat eine Gedächtnis funktion und gibt mit der Nummer 1 unter einer einzelnen oder mehreren parallelen Operationen an, daß diese zuletzt stattge funden haben. Die Zeile "Nächster Schritt" steuert mit 1 unter einer oder mehreren parallelen Operationen, welche Fertigungs operation als nächstes durchgeführt werden soll. Bei den betei ligten Maschinen und Meßeinrichtungen ist es vorteilhaft, nume risch gesteuerte Maschinen mit Diskettenlaufwerk zu verwenden, die die Regelmatrix einlesen und interpretieren können.

Tabelle 1

Prinzipielle Form der Regelmatrix

Die erfindungsgemäße Herstellung eines Zahnradpaares wird in den folgenden, beispielhaften Verfahrensschritten beschrieben:

1. Tabelle 2 zeigt die beispielhaft belegte Regelmatrix zum Verzahnen eines Kegelradpaares. Die Matrix ist vom Systemrech ner bereits auf die ersten beiden Operationen, Schneiden von Ritzel und Tellerrad, vorbereitet. Die Regelmatrix bezieht das Rüsten der Werkzeuge in die Operation Verzahnen mit ein. Die beteiligten Maschinen, eine Messerprofil-Schleifmaschine, eine Einrichtung zum Aufrüsten der Fräser, eine Verzahnmaschine zum Schneiden des Ritzels und eine Verzahnmaschine zum Schneiden des Tellerrades sind Bestandteile der erfindungsgemäßen Vor richtung. Das Verzahnen von Ritzel und Tellerrad kann parallel durchgeführt werden. Die Regelmatrix ist zusammen mit allen Datenbeständen auf einer Datendiskette gespeichert. Die Steue rungscomputer der Verzahnmaschinen lesen alle erforderlichen Einstelldaten und Steuervorgaben in Form von Datensätzen von der Systemdiskette, die in diesem Ausführungsbeispiel als datenmäßiges Verbindungselement gewählt wurde. Zur sicheren Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es sinnvoll die Systemdiskette nicht zu vervielfältigen, auch dann nicht, wenn an der Maschine zum Schneiden des Ritzels und an der Maschine zum Schneiden des Tellerrades an sich getrennte Disketten wünschenswert wären. Vielmehr soll die gleiche Diskette z. B. zuerst an der Maschine zum Schneiden des Ritzels und an schließend an der Maschine zum Schneiden des Tellerrades ge laden werden, um zu gewährleisten, daß in ein und derselben Regelmatrix, von der stets nur ein aktueller Zustand existieren kann, beide Bearbeitungsschritte quittiert werden.

Tabelle 2

Regelmatrix für schneiden von Ritzel und Tellerrad

2. Tabelle 3 zeigt die Regelmatrix nach dem Schneiden von Ritzel und Tellerrad. In der vorletzten Spalte "Voriger Schritt" ist nun die Kennziffer 1 auf "Bearbeiten" gesetzt, in der letzten Spalte "Nächster Schritt" ist die Kennziffer 1 auf "Laufprüfung" gesetzt. Die Kennziffer der Spalte "Nächster Schritt" wird für jede Operation schrittweise nach unten ver schoben, wobei er denjenigen nächsten Schritt aktiviert, der bei der jeweiligen Operation als nächstes gesetzt ist. Diese Veränderung der Kennziffer zum nächsten Schritt wurde vom Steuerungscomputer der Verzahnmaschine des letzten Schrittes vorgenommen. Alle zuletzt veränderten Kennziffern sind in den Tabellen jeweils fett gedruckt. Die verwendete Laufprüfmaschine ist ein Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Sy stemdiskette liefert der Laufprüfmaschine die Regelmatrix als Steuerdatensatz und alle Einstell- und Prüfdaten.

Tabelle 3

Lauf- und Tragbildprüfung von Ritzel und Tellerrad

Um dem Bedienpersonal die Vorgabe des nächsten Schrittes mit zu teilen, wird vom Systemrechner vor Beginn der Verzahnungsent wicklung ein vorläufiger Arbeitsplan ausgedruckt. Nach jedem Schritt einer jeden Operation kann die Systemdiskette in einen beliebigen Systemrechner eingelesen werden, um einen aktuali sierten Arbeitsplan, der insbesondere die Information über den nächsten Schritt liefert, auszudrucken.

3. Nach der Laufprüfung der weichen Zahnräder wird der nächste aktivierte Schritt, "Auswertung" vom Steuerungscomputer der Laufprüfmaschine gesetzt. Die Regelmatrix ist in Tabelle 4 dar gestellt. Korrekturvorgaben sind Tragbildlage, -form und -größe, Verlagerungscharakteristik und eine Achskonfiguration für ein geräuschoptimiertes Abrollen (mit akustischen Kennwer ten). Gewisse, intuitive Korrekturvorschläge (z. B. Tragbildlage und -form) können in einem Auswerteformular des Arbeitsplanes festgehalten und bei der Auswertung verwendet werden. Der Sy stemrechner ist ein beliebiger Personalcomputer, der die ent sprechenden Computerprogramme zur Auswertung, Korrektur und Steuerung des erfindungsgemäßen Verfahrens gespeichert hat oder über eine Datenfernleitung auf Programme zugreift, die an einem zentralen Ort abgespeichert sind. Es ist von Vorteil, eine Fabrikationsanlage zur Verzahnungsentwicklung mit mehreren Sy stemrechnern auszustatten.

Tabelle 4

Korrekturberechnung für das weiche Ritzel

4. Der Systemrechner ließt die Regelmatrix, sowie die Kor rekturvorgaben und alle gespeicherten Datenbestände ein. Der verwendete Personalcomputer ist Bestandteil der erfindungsge mäßen Vorrichtung. Die Regelmatrix ist nach der Korrekturbe rechnung auf das erneute Schneiden eines Ritzels eingestellt (Tabelle 5). Der Systemrechner hat einen neuen Datenstand für die Ritzelbearbeitung errechnet und den Zähler hierfür von 1 auf 2 verändert. Die Kennziffer "Korrekturstand" wurde für das Ritzel von O auf 1 gesetzt. Der Datenstand der Laufprüfeinrich tung wurde für Ritzel und Tellerrad von 1 auf 2 verändert, da beide miteinander abgerollt werden. Ebenfalls der Datenstand zur Koordinatenmessung "Meisterrad Nr." wurde für das Ritzel bei den Operationen Verzahnen, Härten und Hartfeinbearbeiten von 1 auf 2 verändert, da durch die Korrektur des Ritzels eine neue Flankenoberfläche aktuell ist. Die errechneten neuen Da tenstände wurden auf der Systemdiskette abgespeichert.

Tabelle 5

Korrigiertes Ritzel schneiden

Das Verändern der Kennziffern und Zähler in den ersten sieben Spalten und der ersten neun Zeilen der Regelmatrix ist dem Sys temrechner vorbehalten. Nur die Kenner der letzten zwei Spalten und der letzten zwei Zeilen werden von allen beteiligen Maschi nen, Prüfeinrichtungen und vom Systemrechner zum nächsten Schritt vorbereitet.

5. Die Verzahnmaschine übernimmt ihre geänderten Einstelldaten vom entsprechenden Datensatz der Systemdiskette. Nach dem Schneien des korrigierten Ritzels wird der Kenner für den näch sten Schritt vom Steuerungsrechner der Ritzelschneidmaschine auf die Laufprüfung eingestellt. Tabelle 3 zeigt die Regelmatrix für diesen Fall. Prüfkriterien auf der Laufprüfmaschine sind stets die Tragbildlage und -form, die Verlagerungscharakteri stik der Tragbilder bei Veränderung der Achslagen und die Schallpegel als Funktion der Tragbildlagen (akustische Kenn werte).

Tabelle 6

Zweite Lauf- und Tragbildprüfung

6. Die Laufprüfmaschine aktualisiert ihre Einstell- und Prüf daten durch Einlesen des entsprechenden Datensatzes von der Systemdiskette. Nach der Laufprüfung stellt der Steuerungscom puter der Prüfmaschine die Regelmatrix aufeine weitere Korrek turberechnung ("Auswertung") ein. Das aktuelle Aussehen der Regelmatrix ist in Tabelle 7 gezeigt.

Tabelle 7

Zweite Korrekturberechnung

7. Die zweite Korrekturberechnung am Systemrechner lieferte als Resultat, daß keine weitere Korrektur der Weichverzahnung mehr erforderlich ist. Der Systemrechner hat nun "3-D-Messung" in der Regelmatrix aktiviert und als nächsten Schritt gesetzt. Tabelle 8 zeigt das aktuelle Aussehen der Regelmatrix.

Tabelle 8

Koordinatenmessung des in der Laufprüfung für gut befundenen Weichradsatzes

8. Der Steuerungscomputer des Koordinatenmeßgerätes überträgt von der Systemdiskette die aktuellen Meisterräder als Daten files in seinen internen Speicherbereich. Um die Ergebnisdaten der Koordinatenmessung auszuwerten, stellt der Steuerungscompu ter des Koordinatenmeßgerätes die Regelmatrix im nächsten Schritt auf eine Auswertung ein. Die entsprechende Regelmatrix zeigt Tabelle 9. Das verwendete Koordinatenmeßgerät ist ein Be standteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Tabelle 9

Auswertung der Koordinatenmessung

Die Meßresultate werden nicht zur Korrektur verwendet, sondern dokumentieren den Istzustand der guten Weichzahnräder. Da der Istzustand stets von der theoretischen Berechnung abweicht, hier jedoch mit dem erwünschten Sollzustand übereinstimmt, wird der Istzustand als neues Meisterrad Nr. 3 für das Ritzel und Meisterrad Nr. 2 für das Tellerrad definiert. Der Datenstand der Meisterräder ändert sich beim Ritzel dadurch von 2 auf 3, beim Tellerrad von 1 auf 2, was bei den Operationen Verzahnen, Härten und Hartfeinbearbeiten eingetragen wird.

9. Der Systemrechner stellt als nächster Schritt die Operation Härten von Ritzel und Tellerrad ein. Tabelle 10 zeigt die neue Regelmatrix. Der Begriff "Härten" wird hier stellvertretend für eine beliebige Wärmebehandlung verwendet. Die Härteanlage ist ein Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Tabelle 10

Härten von Ritzel und Tellerrad

10. Da es sich bei der Härteanlage nicht um eine numerisch ge steuerte Werkzeugmaschine handelt, wird die Systemdiskette nach dem das Härten erfolgt ist, am Systemrechner auf den nächsten Schritt vorbereitet. Tabelle 11 zeigt dies mit Härten von Rit zel und Tellerrad als letzter Schritt und 3-D-Messung von Ritzel und Tellerrad als nächster Schritt.

Tabelle 11

Koordinatenmessung von Ritzel und Tellerrad nach dem Härten

11. Die Verzüge bzw. Flankenformveränderungen durch das Härten werden die Eigenschaften des weichoptimierten Radsatzes nach teilig verändern. Die Messung der zuletzt verzahnten Radpaarung hatte auch den Zweck, den genauen Vergleich der Flankengeome trie weich - hart zu ermöglichen. Die Auswertung am Systemrech ner nach Tabelle 12 berechnet aus dem systematischen Anteil der Härteverzüge eine Vorhaltekorrektur für die Weichverzahnung. Da die Kennziffer der Korrekturadressen auf 1 für Ritzel steht werden die Verzüge von Ritzel und Tellerrad beide rechnerisch auf das Ritzel bezogen, wodurch zur Kompensation aller Härte verzüge nur die Vorkorrektur des weichen Ritzels nötig wird. Das Umrechnen der Korrekturen ist prinzipiell möglich und liefert bei nicht zu großen Härteverzügen nahezu das gleiche Ergebnis, wie eine Korrektur von Ritzel und Tellerrad. Werden große Härteverzüge erwartet, dann kann bei der Vorbereitung der Regelmatrix für das Tellerrad die Korrekturadresse 2 (also Tellerrad) gewählt werden.

Tabelle 12

Auswertung der Koordinatenmessung nach dem Härten

12. Die Regelmatrix, wie sie auf das Schneiden eines vorkorri gierten Ritzels vorbereitet ist, zeigt Tabelle 13. Der Daten stand für das Ritzelverzahnen hat sich von 2 auf 3 verändert. Das Meisterrad zum Ritzelverzahnen wurde von 3 auf 4 verändert. Für die Härteoperation ändern sich die Meisterräder für Ritzel und Tellerrad ebenfalls, wobei das existierende gehärtete Tel lerrad zum Meisterrad definiert wurde, indem alle Abweichungen durch ein geändertes Ritzel kompensiert werden. Als Ritzel - Meisterrad wird das korrigierte Ritzel, unter Berücksichtigung der Härteverzüge, definiert. Die Meisterräder der Hartfeinbear beitungsoperationen werden ebenfalls ausgetauscht (hochzählen der beiden Kennziffern). Sie entsprechen damit wieder den Meisterrädern nach dem Härten. In einem Dialog am Systemrechner kann der Bediener eingeben, daß für das vorkorrigierte Ritzel keine Tragbildprüfung und keine 3-D-Messung mehr erfolgen soll. Die entsprechenden Kennziffern werden auf 0 eingestellt. In diesem Falle wird auch die Auswertung mit der Kennziffer 0 abgeschaltet.

Tabelle 13

Verzahnen eines vorkorrigierten Ritzels

13. Der Steuerungscomputer der Verzahnmaschine bezieht seine neuen Einstelldaten zum Schneiden eines vorkorrigierten Ritzels von der Systemdiskette und bereitet die Regelmatrix auf ein er neutes Härten des Ritzels vor, wie sie in Tabelle 14 abgebildet ist.

Tabelle 14

Erneutes Härten des vorkorrigierten Ritzels

14. Anstelle der Härteanlage übernimmt der Systemrechner nach dem Härten die Vorbereitung der Regelmatrix für den nächsten Schritt, die Koordinatenmessung des vorkorrigierten, gehärteten Ritzels, gegen Meisterrad (Operation Härten) Nr. 4. Tabelle 15 zeigt die entsprechende Einstellung der Regelmatrix.

Tabelle 15

Koordinatenmessung des neu gehärteten Ritzels

15. Das Koordinatenmeßgerät bezieht das neue "Weichmeisterrad" Nr. 4 durch Einlesen des entsprechenden Datenfiles der System diskette. Die Regelmatrix wird vom Steuerungsrechner des Koor dinatenmeßgerätes auf Auswertung dieser Messung am Systemrech ner (Tabelle 16) eingestellt.

Tabelle 16

Auswertung der Koordinatenmessung des Ritzels am Systemrechner

16. Da im vorliegenden Beispiel keine weitere Korrektur erfor derlich ist, wird die Regelmatrix nach der Auswertung auf die nächste Operation, das Hartfeinbearbeiten von Ritzel und Tel lerrad, eingestellt (Tabelle 17). Als Feinbearbeitungsverfah ren kommen Läppen, Schleifen oder Honen in Betracht. In diesem Beispiel wurde Schleifen als Feinbearbeitung gewählt. Falls in einer Entwicklungsanlage mehrere Feinbearbeitungsverfahren pa rallel angewandt werden, ist es sinnvoll, die Regelmatrix zu erweitern und alle relevanten Feinbearbeitungsverfahren ge trennt auszuweisen.

Tabelle 17

Hartfeinbearbeiten von Ritzel und Tellerrad

17. Das Schleifen von Ritzel und Tellerrad kann parallel auf verschiedenen Maschinen erfolgen. Die verwendete Kegelrad schleifmaschine ist ein Bestandteil der erfindungsgemäßen Vor richtung. Der Steuerungscomputer der Schleifmaschine liest alle erforderlichen Daten von der Systemdiskette und stellt die Regelmatrix nach erfolgtem Schleifen auf den nächsten Schritt, die Koordinatenmessung von Ritzel bzw. Tellerrad, ein. Im Unterschied zu den Weichoperationen erfolgt nach der Hartbear beitung normalerweise zuerst die Koordinatenmessung, anschlie ßend entsprechende Korrekturschritte und danach als abschlie ßender Test die Laufprüfung (wenn beide Kennziffern aktiviert sind). Diese Prüfstrategie kann vom Bediener bei der Erstellung der Systemdiskette auch geändert werden. Die Regelmatrix nach dem Schleifen ist in Tabelle 18 dargestellt.

Tabelle 18

Koordinatenmessung der geschliffenen Zahnradpaarung

18. Die Koordinatenmessung erfolgte gegen die Meisterräder der Hartfeinbearbeitungsoperation Nr. 4 für Ritzel und Nr. 3 für Tellerrad, die als Datenfiles von der Systemdiskette zum Koor dinatenmeßgerät übertragen wurden. Der Steuerungscomputer des Koordinatenmeßgerätes stellt nach erfolgter Messung von Ritzel und Tellerrad die Regelmatrix, wie in Tabelle 19 gezeigt, auf die Auswertung der Messung ein. Die Abweichungswerte wurden nach erfolgter Messung auf die Systemdiskette übertragen.

Tabelle 19

Auswertung der Koordinatenmessung nach dem Schleifen

19. Der Systemrechner stellt bei der Auswertung in diesem Bei spiel Abweichungen an Ritzel und Tellerrad fest, die nicht akzeptabel sind. Da die Kennziffer der Korrekturadresse für die Operation Hartfeinbearbeitung beim Ritzel auf 1 und beim Tel lerrad auf 2 eingestellt ist, werden die Ritzelabweichungen am Ritzel und die Tellerradabweichungen am Tellerrad korrigiert. Die Kennziffern des Korrekturstandes ändern sich bei der Hart feinbearbeitungsoperation für Ritzel und Tellerrad von 0 auf 1, die Kennziffern für den "Datenstand Bearbeitung" ändern sich von 1 auf 2. Neue Maschinensteuerdaten werden auf der System diskette abgespeichert. Die Regelmatrix wird auf ein erneutes Schleifen eines korrigierten Ritzels und eines korrigierten Tellerrades eingestellt (Tabelle 20). Die Meisterräder haben sich nach der letzten Korrektur nicht geändert, die den Sinn hatte die momentan gültigen Meisterräder der Operation Schlei fen besser anzunähern.

Tabelle 20

Erneutes Schleifen eines korrigierten Ritzels und eines korrigierten Tellerrades

20. Die Steuerungscomputer der Schleifmaschinen für die Ritzel- und Tellerradbearbeitung lesen von der Systemdiskette ihre ge änderten Einstelldaten und stellen jeweils nach der Bear beitungsoperation die Kennziffern für den nächsten Schritt, die Messung auf dem Koordinatenmeßgerät, ein.

Tabelle 21

Zweite Koordinatenmessung der geschliffenen Zahn radpaarung

21. Der Steuerungscomputer des Koordinatenmeßgerätes überträgt die gemessenen Abweichungen zwischen dem Hartfein - Meisterrad Nr. 3 des Ritzels und Nr. 1 des Tellerrades auf die Systemdis kette und stellt die Regelmatrix auf eine Auswertung der Resul tate ein.

Tabelle 22

Auswertung der zweiten Koordinatenmessung der geschliffenen Zahnradpaarung

22. Nach dem Einlesen der Flankenabweichungen der letzten Koor dinatenmessung von der Systemdiskette durch den Systemrechner, wird festgestellt, daß keine weitere Korrektur mehr notwendig ist. Der Systemrechner stellt daraufhin den nächsten Schritt, das Laufprüfen der geschliffenen Zahnradpaarung, ein. Die Lauf prüfung hat in diesem Stadium der Bearbeitung den Sinn, Trag bildform und -lage, das Verhalten mit verlagerten Achsen, sowie die Abrollgeräusche der gehärteten und feinbearbeiteten Zahnrä der zu ermitteln. Auf der Systemdiskette besteht die Möglich keit Erkenntnisse von ähnlichen, bekannten Verzahnungen in Form von Grenzwerten für Tragbildlagen und Schallpegel zu speichern und als Kriterium für die Auswertung der Laufprüfung heranzu ziehen. Die Laufprüfung der geschliffenen Zahnradpaarung kann in Ergänzung oder alternativ zur Fertigprüfung in einem Test fahrzeug erfolgen.

Tabelle 23

Laufprüfung der geschliffenen Zahnradpaarung

23. Der Steuerungscomputer der Laufprüfmaschine liest von der Systemdiskette seine Einstell- und Prüfdaten ein und speichert nach der Prüfung die Resultate auf der Systemdiskette. An schließend bereitet er die Regelmatrix durch Setzen der Kenn ziffer für die Auswertung auf den nächsten Schritt vor (Tabelle 24). Der Bediener der Laufprüfmaschine hat die Möglichkeit sub jektive Bewertungsangaben und Tragbildabzüge zusammen mit der Systemdiskette und dem Arbeitsplan zur Auswertung weiterzuge ben. Dadurch kann der Dialog am Systemrechner und die Vorgaben des nächsten Schrittes positiv beeinflußt werden. Die Eingabe dateien der Laufprüfung feinbearbeiteter Zahnräder können so eingestellt werden, daß auch hier - wie bei der Weichoptimie rung - Achsverschiebungen und akustische Kennwerte für eine eventuelle Optimierung ermittelt werden. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn keine anschließende Fertigprüfung in einem Testfahrzeug erfolgen soll.

Tabelle 24

Auswertung der Laufprüfung der geschliffenen Zahn radpaarung

24. Die Auswertung am Systemrechner greift auf die Ergebnisda ten der Laufprüfung zu, die teilweise auf der Systemdiskette gespeichert sind und teilweise vom Bediener im Dialog eingege ben werden. Als Vergleichskriterium dienen Grenzwerte von Trag bildverhalten und Frequenzpegeln bekannter, bereits hergestell ter Getriebe, sowie die subjektive Beurteilung der Laufprüfung. Falls kein zufriedenstellendes Ergebnis vorliegt, muß mit geän derten Daten z. B. die Operation Schleifen des Ritzels mit an schließender Koordinatenmessung, Korrektur, erneuter Koordina tenmessung bis zur Laufprüfung wiederholt werden. Hier wird von einem Ergebnis innerhalb der Toleranzen ausgegangen. Für eine allgemeine Anwendung des Kegelradgetriebes endet der Herstell prozeß der Musterverzahnung an dieser Stelle. Für eine Anwen dung im Automobilbau ist eine Fertigprüfung mit realen Bedin gungen erforderlich. Der Systemrechner bereitet daher die Regelmatrix, wie in Tabelle 25 gezeigt, auf den nächsten Schritt, die Fertigprüfung der Zahnradpaarung in einem Test fahrzeug, vor.

Tabelle 25

Fertigprüfung in einem Testfahrzeug

25. Im Testfahrzeug werden subjektive Bewertungen vom Testfah rer, sowie objektive Messungen des Körperschalls vorgenommen. Zur Unterstützung der subjektiven Bewertung sieht der Arbeits plan eine Tabelle für handschriftliche Einträge vor. Zur Unter stützung der Messungen liest ein Analysecomputer Daten von der Systemdiskette ein. Das Testfahrzeug ist ein Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Nach erfolgter Testfahrt spei chert der Analysecomputer die Meßergebnisse in Form von akusti schen Kennwerten auf die Systemdiskette und bereitet die Regel matrix auf den nächsten Schritt, die Auswertung der Fertigprü fung, vor (Tabelle 26).

Tabelle 26

Auswertung der Fertigprüfung

26. Zur Auswertung liest der Systemrechner die Resultate der Fertigprüfung ein und erfragt im Dialog beim Bediener die schriftlich festgehaltenen Bewertungen. Da das Gesamtresultat nicht zufriedenstellt, schlägt der Systemrechner eine spezifi sche Vergleichsprüfung an der Laufprüfmaschine vor. Diese Prü fung besteht erstens aus einer Referenzsuche, in der die Lauf prüfmaschine etwas geänderte Achslagen ermittelt, die auf glei che signifikante Frequenzpegel wie im Testfahrzeug führen. Im zweiten Teil der Prüfung soll die Laufprüfmaschine durch erneu tes Verändern der Achslagen eine optimale Position finden, in der die kritischen Frequenzpegel auf akzeptable Werte abgenom men haben. Diese Stellung soll möglichst nahe bei der theore tischen "Null-Einstellung" liegen. Der Systemrechner speichert die entsprechenden Daten auf der Systemdiskette ab und bereitet die Regelmatrix, wie in Tabelle 27 gezeigt, auf den nächsten Schritt, die Laufprüfung, vor.

Tabelle 27

Laufprüfung nach der Fertigprüfung

27. Die Laufprüfmaschine liest von der Systemdiskette die er forderlichen Steuerdaten ein und sucht z. B. iterativ die im Fahrzeug relevante, geräuschkritische Achslage bei entsprechen der geräuschkritischer Prüfdrehzahl und Prüflast. Aus der ge fundenen Position werden die Pegel der Vibrationen als aku stische Kennwerte aufbereitet. Anschließend erfolgt das Suchen eines Optimums in der Nähe der "Null-Achslage". Für Schub- und Zugflanken muß dieser Test getrennt erfolgen, was zwei unter schiedliche Differenzvektoren liefert. Differenzvektoren und akustische Kennwerte werden als Resultat auf der Systemdiskette abgespeichert. Der Steuerungscomputer der Laufprüfmaschine be reitet die Regelmatrix auf den nächsten Schritt, die Auswertung der Resultate, vor. Das Ergebnis ist in Tabelle 28 dargestellt.

Tabelle 28

Auswertung der Laufprüfungsoptimierung

28. Die gefundenen Differenzen der Achsvektoren können bei der Auswertung am Systemrechner mit umgekehrtem Vorzeichen in korrigierte Maschineneinstelldaten des Ritzel- und/oder Teller radschleifens umgerechnet werden. Diese haben zur Folge, daß die korrigierten Zahnräder in der für das Fahrzeug relevanten geräuschkritischen Achslage ebenso akzeptabel laufen wie vor der Korrektur in der optimalen Achslage (die für das Fahrzeug nicht relevant ist). Je nach Art und Größe der akustischen Kennwerte kann der Systemrechner z. B. auch eine gezielte Ein griffsstoßreduzierung durch Modifikation der Flankenformen an hand des Differenzvektors errechnen, die ebenfalls durch Schleifen realisiert werden kann. Der Systemrechner schlägt in diesem Beispiel eine Korrektur am Tellerrad vor, die durch erneutes Schleifen mit geänderten Einstelldaten erfolgen kann. In Anbetracht der speziellen Freiheitsgrade moderner Tellerrad schleifverfahren ist dieser Vorschlag realistisch. Der System rechner speichert neue Maschineneinstelldaten auf die System diskette und bereitet die Regelmatrix auf den nächsten Schritt, das Korrekturschleifen des Tellerrades, vor (Tabelle 29). Durch diese Vorgabe einer neuen Tellerradflankenform ändern sich alle in der Regelmatrix vorhandenen Tellerräder (Kennziffern wurden um 1 erhöht). Der Korrekturstand des Tellerradschleifens ändert sich von 1 auf 2, der "Datenstand Bearbeitung" ändert sich von 2 auf 3.

Tabelle 29

Schleifen eines korrigierten Tellerrades

29. Durch das Verändern aller gespeicherten Tellerrad-Meister räder wurde, ohne den geringsten Aufwand, der effiziente große Regelkreis (nachfolgend im Ausführungsbeispiel zu Fig. 1 be schrieben) aktiviert. Jedes anschließend hergestellte Tellerrad hat automatisch nach dem Schneiden und darauffolgenden Härten eine optimalere Flankenform im Hinblick auf das Schleifen. Das Ergebnis ist eine gleichmäßigere Werkstoffzugabe, die günstiger abgeschliffen werden kann und größere Werkzeugstandzeiten lie fert. Erfindungsgemäß können jedoch auch alle bereits gehärte ten Tellerräder mit der ursprünglichen Flankenform zum Schlei fen verwendet werden. Nachdem das Schleifen eines korrigierten Tellerrades erfolgt ist, bereitet der Steuerungscomputer der Schleifmaschine die Regelmatrix auf den nächsten Schritt, das Vermessen auf dem Koordinatenmeßgerät, vor (Tabelle 30).

Tabelle 30

Koordinatenmessung des korrigierten Tellerrades

30. Die Koordinatenmessung wird gegen das geänderte Meisterrad (Nr. 4) aus der letzten Korrekturberechnung vorgenommen, was vom Steuerungscomputer des Koordinatenmeßgerätes in Form eines Datensatzes von der Systemdiskette eingelesen wird. Nach der Messung des Tellerrades speichert der Steuerungscomputer die Abweichungen als Datensatz auf der Systemdiskette und stellt die Regelmatrix auf den folgenden Schritt, die Auswertung der Messung am Systemrechner, ein, wie es Tabelle 31 zeigt.

Tabelle 31

Auswertung des Meßresultates am Systemrechner

31. Das Schleifresultat und damit die Koordinatenmessung des letzten Schrittes, lieferte ein gutes Resultat. Der Systemrech ner stellt daher als Ergebnis der Auswertung die Regelmatrix als nächsten Schritt auf die erneute Fertigprüfung im Testfahr zeug ein, wie es Tabelle 32 zeigt.

Tabelle 32

Erneutes Fertigprüfen im Testfahrzeug

Um in jeder Phase der Verzahnungsentwicklung, auch nach Unter brechungen über den letzten Schritt hinaus, die gesamte Ent wicklung zurückverfolgen zu können, werden auf der Systemdis kette die Datenbestände der Systemmatrizen eines jeden Schrittes abgespeichert. Aus diesem Datenbestand kann daher je derzeit der bereits erwähnte aktualisierte Arbeitsplan abgeru fen werden, der dann eine Dokumentation der bereits erfolgten Schritte und ein Plan der noch durchzuführenden Schritte ist.

32. Der Analysecomputer des Testfahrzeugs speichert nach dem Beenden der Testfahrt bzw. der Messungen die Meßresultate auf der Systemdiskette ab und stellt die Systemmatrix auf den fol genden Schritt, die Auswertung der Messungen, ein (Tabelle 33).

Tabelle 33

Auswertung der Testfahrt am Systemrechner

33. Der Systemrechner ermittelt nun, daß der Fahrzeugtest zu friedenstellende Ergebnisse lieferte. Die Entwicklung des neuen Radsatzes ist damit abgeschlossen. Erfindungsgemäß sind die Entwicklung einer Radpaarung und die anschließende Serienpro duktion völlig getrennte Arbeitsabschnitte. So beginnt die Pro duktion beispielsweise erst nach dem völligen Abschluß der Ent wicklung mit dem Schneiden der weichen Zahnräder. Dies gilt gleichermaßen von sehr kleinen Losgrößen (z. B. zehn Radsätze), bis zu mehreren tausend Produktionseinheiten.

34. Der Systemrechner erstellt nach Abschluß der Entwicklung eine Produktionsdatei, deren Datenbestand im wesentlichen dem zuletzt erarbeiteten Inhalt der Systemdiskette entspricht. Die Produktionsmatrix erlaubt keine Änderung der "Daten Laufprü fung" und der "Meisterräder" mehr. Die Zähler in der Matrix zeile "Korrekturstand" werden alle auf Null zurückgesetzt. Die Zähler der Matrixzeile "Daten Bearbeitung" werden alle auf 1 zurückgesetzt. Tabelle 34 zeigt das Aussehen der Produktionsma trix.

Tabelle 34

Produktionsmatrix für das Ritzelverzahnen, nach Abschluß einer Verzahnungsentwicklung

Die Prüfmethoden Laufprüfung und 3-D-Messung werden beide aktiviert. In der nachfolgenden Produktion ist es dann möglich, beliebig von einer der beiden oder von beiden Prüfmethoden gemeinsam Gebrauch zu machen.

Für jede der sieben Operationen wird eine eigene Produktions diskette erstellt, in deren Produktionsmatrix die jeweilige Operation durch die Kennziffer 1 bei Bearbeitung freigibt und die Bearbeitungskennziffern der anderen Operationen mit 0 be legt. Außer dem Unterschied in den Bearbeitungskennziffern sind die Produktionsmatrizen aller Produktionsdisketten vor dem Start der Produktion identisch. Die Produktionsmatrix in Tabelle 34 zeigt dies für das Schneiden von Ritzeln. Alle ande ren Datenbestände zum Bearbeiten Prüfen und Korrigieren können auf allen Produktionsdisketten gleich sein. Es ist auch mög lich, nur die individuell erforderlichen Daten abzuspeichern, so daß z. B. die Produktionsdiskette zum Hartfeinbearbeiten der Ritzel keine Informationen über das Weichverzahnen enthält. Der Systemrechner erlaubt während der Produktion nur noch kleine Regelkreise, das bedeutet Regelkreise innerhalb einer oder zwischen zwei Spalten der Produktionsmatrix (bzw. einer oder zwei Operationen), ohne Beeinflussung der anderen Operationen.

Nachfolgend wird anhand von Zeichnungen ein zweites Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 Die gesamte Vorrichtung in rein schematischer Darstel lung, mit allen datenmäßigen Verknüpfungen.

Gemäß Fig. 1 besteht die Vorrichtung zur Durchführung des er findungsgemäßen Verfahrens aus:

1. einer Verzahnmaschine 10,
2. einer Härteanlage zur Wärmebehandlung 11,
3. einer Hartfeinbearbeitungsmaschine 12,
4. einer Fertigprüfeinrichtung 13,
5. einer Einrichtung zum Weichprüfen und -messen 14,
6. einer Einrichtung zur Hartvermessung 15,
7. einer Einrichtung zum Messen und Laufprüfen 16 nach der Hartfeinbearbeitung,
8. einer Einrichtung zur Laufprüfung 17 nach der Fertigprü fung,
9. einem Computer (44) zur Steuerung und Korrekturberechnung,
10. Verbindungsmittel (24 bis 35) zwischen den Bearbeitungs einrichtungen (10 bis 13), Prüfeinrichtungen (14 bis 17) und dem Systemrechner (44).

Die Verzahnmaschine 10 besitzt einen Messerkopf 45 zum Schnei den der Zahnlücken eines Zahnrades 18, insbesondere eines bo genverzahnten Kegelrades. Eine solche Verzahnmaschine 10 wird hier als bekannt vorausgesetzt. Insbesondere wird als bekannt vorausgesetzt, daß Werkzeugmaschinen, im allgemeinen und im besonderen auch Verzahnmaschinen, numerisch steuerbar sind und zu diesem Zweck mit einem Steuerungscomputer ausgestattet sind. Der Steuerungscomputer der Verzahnmaschine 10 liest alle Daten, die zur Einstellung und für den kinematischen Ablauf des Schneideprozesses erforderlich sind aus einer Datei 24. Insbe sondere liest der Steuerungscomputer aus der Datei 24 auch die Regelmatrix ein und bearbeitet das Kegelrad 18 nur, wenn die entsprechende Kennziffer der Regelmatrix das Schneiden des Ke gelrades 18 freigibt. Die Regelmatrix wird erfindungsgemäß nach der Bearbeitung auf den nächsten Schritt vorbereitet und vom Steuerungscomputer in eine Datei 25 gespeichert.

Die Härteanlage 11 zur Wärmebehandlung, wie beispielsweise Ein satzhärtung eines Zahnrades 19, wird als bekannt vorausgesetzt.

Die Hartfeinbearbeitungsmaschine 12 ist eine numerisch ge steuerte Werkzeugmaschine zum Läppen, Honen oder Schleifen eines Zahnrades 18 mittels eines Werkzeuges 49, beispielsweise eine Schleifscheibe oder ein Honrad. Auch hier wird eine Hart feinbearbeitungsmaschine 12 als bekannt vorausgesetzt. Der Steuerungscomputer der Hartfeinbearbeitungsmaschine 12 liest alle Daten die zur Einrichtung und für den kinematischen Ablauf des Feinbearbeitungsprozesses erforderlich sind, aus einer Datei 30. Insbesondere liest der Steuerungscomputer aus der Datei 30 auch die Regelmatrix ein und bearbeitet das Zahnrad 18 nur, wenn die entsprechende Kennziffer der Regelmatrix die Feinbear beitung des Zahnrades 18 freigibt. Die Regelmatrix wird erfin dungsgemäß nach der Bearbeitung auf den nächsten Schritt vorbe reitet und vom Steuerungscomputer in eine Datei 31 gespeichert.

Die Fertigprüfeinrichtung besteht aus einem Testfahrzeug 20, das mit einer nicht dargestellten Geräusch- oder Körperschall- Meß- und Analyseeinrichtung ausgestattet ist. Das Testfahrzeug ist ein serienmäßiges Automobil oder ein Prototyp, in dem das Zahnrad 18 (Ritzel) und das Tellerrad 19 zur Fertigprüfung ein gebaut sind. Testfahrzeug und Meß- und Analyseeinrichtung wer den als bekannt vorausgesetzt. Spezifische Daten über den zu prüfenden Zahnradsatz 18, 19, die zur Messung erforderlich sind, liest die Meß- und Analyseeinrichtung aus einer Datei 33. Insbesondere wird aus der Datei 33 auch die Regelmatrix einge lesen und die entsprechende Kennziffer darauf geprüft, ob die Fertigprüfung von Ritzel 18 und Tellerrad 19 freigegeben ist. Nach der Fertigprüfung werden die Meßergebnisse, beispielsweise Schallpegel als Funktion der Frequenz 21 durch die Meß- und Analyseeinrichtung in eine Datei 34 gespeichert. Die Regelma trix wird erfindungsgemäß auf den nächsten Schritt vorbereitet und ebenfalls in der Datei 34 gespeichert.

Die Einrichtung zum Weichprüfen 14 besteht aus einem Koordina tenmeßgerät 22 und einer Laufprüfmaschine 38, die beide in Fig. 1 nur angedeutet sind. Die Laufprüfmaschine 38 dient zur Optimierung des Laufverhaltens. Nach Abschluß einer Weichopti mierung wird eine Koordinatenmessung zur Fixierung der ent wickelten Flankenformen durchgeführt.

Das Koordinatenmeßgerät 22 weist ein Tastorgan auf, zum Abta sten einer Zahnflanke 23 am Zahnrad 18. Insbesondere werden eine Anzahl von Punkten, die in der Schnittpunkten 37 eines Gitters liegen, abgetastet. Das Koordinatenmeßgerät 22 ist numerisch gesteuert und wird als bekannt voraus gesetzt.

In der Laufprüfmaschine 38 befindet sich ein Ritzel 18 und ein Tellerrad 19 miteinander im Eingriff. Dieses Kegelradpaar 18, 19 wird in an sich bekannter Weise abgerollt und auf die Lage des Flankenkontaktes (Tragbild) sowie auf Vibrationen oder Übertragungsschwankungen hin mit den Winkelschrittgebern 39 überprüft. Die Laufprüfmaschine 38 ist eine numerisch gesteuer te Werkzeugmaschine, die hier ebenfalls als bekannt vorausge setzt wird. Durch eine räumliche Verlagerung der Achsen des Ke gelradpaares 18, 19 kann eine Achsposition gefunden werden, die eine optimale Tragbildlage und eine Reduzierung der Übertra gungsschwankungen liefert. Aus den verbleibenden Übertragungs schwankungen werden akustische Kennwerte errechnet.

Beim ersten Durchlaufen der Einrichtung zum Weichprüfen soll das Laufverhalten untersucht werden. Alle für die Laufprüfung erforderlichen Daten liest der Steuerungscomputer der Laufprüf maschine 38 aus einer Datei 25. Insbesondere wird aus der Datei 25 auch die Regelmatrix eingelesen und die entsprechende Kenn ziffer darauf geprüft, ob die Laufprüfung von Kegelradpaar 18, 19 freigegeben ist. Die optimale Achsposition wird für jede der beiden Drehrichtungen getrennt gesucht und vom Steuerungscompu ter der Laufprüfmaschine 38 zusammen mit den akustischen Kenn werten in eine Datei 26 gespeichert. Die Regelmatrix wird er findungsgemäß auf den nächsten Schritt, die Auswertung in der Auswerteeinrichtung 40, vorbereitet und ebenfalls in die Datei 26 gespeichert. Dem Bediener der Laufprüfmaschine ist die Mög lichkeit gegeben, zusätzlich in ein Auswerteformular des Ar beitsplanes, intuitive Vorschläge zur Veränderung von Tragbild lage und -form einzutragen, die im Dialog bei der Auswertung berücksichtigt werden können.

Falls bereits eine Optimierung des Laufverhaltens stattgefunden hat, wird in der Einrichtung zum Weichprüfen 14 die Koor dinatenprüfung aktiviert. Der Steuerungscomputer des Koordina tenmeßgerätes 22 liest die Solldaten des Flankengitters 37 der Flanke 23 eines Zahnrades 18 - das sogenannte Meisterrad - aus einer Datei 25. Insbesondere wird aus der Datei 25 auch die Regelmatrix eingelesen und die entsprechende Kennziffer darauf geprüft, ob die Koordinatenmessung von Zahnrad 18 freigegeben ist. Nach der Koordinatenmessung werden Abweichungen zwischen der realen Flanke 23 und der Flanke des Meisterrades durch den Steuerungscomputer des Koordinatenmeßgerätes 22 in eine Datei 26 gespeichert. Die Regelmatrix wird erfindungsgemäß auf den nächsten Schritt, die Auswertung in Auswerteeinrichtung 40, vorbereitet und ebenfalls in die Datei 26 gespeichert.

Die Auswerteeinrichtung 40 besteht aus einem Systemrechner 44. Der Systemrechner 44 liest alle für die Auswertung erforderli chen Daten von einer Datei 26. Insbesondere wird für die Aus wertung aus der Datei 26 auch die Regelmatrix eingelesen und die entsprechende Kennziffer darauf geprüft, welche Auswertung durchgeführt werden soll. Aus der Belegung der Regelmatrix erhält der Systemrechner 44 erfindungsgemäß alle Informationen über den bisherigen Werdegang der Zahnradentwicklung. Wurde im vorausgehenden Schritt eine Laufprüfung durchgeführt, dann errechnet der Systemrechner 44 eine neue Einstellung der Ver zahnmaschine 10 und neue Meisterräder. Wurde im vorausgegange nen Schritt eine Koordinatenmessung durchgeführt, dann dient diese nur zur Fixierung einer abgeschlossenen Weichzahnradent wicklung und der Systemrechner 44 errechnet aus den Flanken abweichungen der Datei 26 aktuelle Meisterräder für die Prüf einrichtungen 14, 15 und 16, sowie eine aktualisierte Einstel lung der Feinbearbeitungsmaschine 12. Nach einer Auswertung durch die Auswerteeinrichtung 40 werden die neuen Datenstände in eine Datei 24, 25 oder 27 gespeichert. Die Regelmatrix wird auf den nächsten Schritt vorbereitet und ebenfalls in eine Datei 24, 25 oder 27 gespeichert. Der nächste durchzuführende Schritt wird über einen aktualisierten Arbeitsplan am Bild schirm des Systemrechners 44 oder in ausgedruckter Form dem Be diener mitgeteilt. Nach durchlaufener Auswerteeinrichtung 40 gibt es die Möglichkeiten:

- Schneiden eines korrigierten Kegelrades mit Verzahnma schine 10
- Koordinatenmessung eines erfolgreich optimierten Kegel radpaares mittels Koordinatenmeßgerät 22
- Härten eines Zahnrades in Härteanlage 11

Die Einrichtung zur Hartprüfung 15 besteht aus einem Koordina tenmeßgerät 22. Der Steuerungscomputer des Koordinatenmeßgerä tes 22 liest die Solldaten des Flankengitters 37 der Flanke 23 eines Zahnrades 18 - das sogenannte Meisterrad - aus einer Datei 28.

Insbesondere wird aus der Datei 28 auch die Regelmatrix eingelesen und die entsprechende Kennziffer darauf geprüft, ob die Koordinatenmessung von Zahnrad 18 freigegeben ist. Nach der Koordinatenmessung werden Abweichungen zwischen der realen Flanke 23 und der Flanke des Meisterrades durch den Steuerungs computer des Koordinatenmeßgerätes 22 in eine Datei 29 gespei chert. Die Regelmatrix wird erfindungsgemäß auf den nächsten Schritt, die Auswertung in Auswerteeinrichtung 41, vorbereitet und ebenfalls in die Datei 29 gespeichert.

Die Auswerteeinrichtung 41 besteht aus einem Systemrechner 44. Der Systemrechner 44 liest alle für die Auswertung erforderli chen Daten von einer Datei 29. Insbesondere wird für die Aus wertung aus der Datei 29 auch die Regelmatrix eingelesen und die entsprechende Kennziffer darauf geprüft, welche Auswertung durchgeführt werden soll. Aus der Belegung der Regelmatrix erhält der Systemrechner 44 erfindungsgemäß alle Informationen über den bisherigen Werdegang der Zahnradentwicklung. Die vom Koordinatenmeßgerät 22 gemessenen Abweichungen zwischen den ge härteten Flanken 23 und dem optimierten Weich-Meisterrad (bzw. der systematische Anteil dieser Abweichungen) werden in eine vorkorrigierte Einstellung der Verzahnmaschine 10 und ein vor korrigiertes Meisterrad der Prüfeinrichtung 14 umgerechnet. Das Meisterrad der Prüfeinrichtung 15 bleibt als Zielvorgabe unver ändert. Nach einer Auswertung durch die Auswerteeinrichtung 44 werden die neuen Datenstände in eine Datei 24 oder 30 gespei chert. Die Regelmatrix wird auf den nächsten Schritt vorbereitet und ebenfalls in die Datei 24 oder 30 gespeichert. Der nächste durchzuführende Schritt wird über einen aktua lisierten Arbeitsplan am Bildschirm des Systemrechners 44 oder in ausgedruckter Form dem Bediener mitgeteilt. Nach durchlau fener Auswerteeinrichtung 41 gibt es die Möglichkeiten:

- Schneiden eines korrigierten Kegelrades 18 mit Verzahnma schine 10
- Feinbearbeiten eines Kegelrades 18 mit Hartfeinbearbei tungsmaschine 12

Die Einrichtung zum Hartfeinprüfen 16 besteht aus einem Koor dinatenmeßgerät 22 und einer Laufprüfmaschine 38. Das Koordina tenmeßgerät 22 dient zur Optimierung des Bearbeitungsergeb nisses der Hartfeinbearbeitungsmaschine 12. Die Laufprüfmaschi ne 38 dient hier zur Überprüfung des Laufverhaltens nach einer abgeschlossenen Kegelradentwicklung. Falls eine abschließende Fertigprüfung in Fertigprüfeinrichtung 13 erfolgt, kann die Laufprüfung in Prüfeinrichtung 16 entfallen.

Beim ersten Durchlaufen der Hartfeinprüfeinrichtung sollen die Abweichungen zwischen der realen Zahnflanke 23 von der Soll flankenform gemessen werden. Der Steuerungscomputer des Koordi natenmeßgerätes 22 liest die Solldaten des Flankengitters 37 der Flanke 23 eines Zahnrades 18 - das sogenannte Meisterrad - aus einer Datei 31. Insbesondere wird aus der Datei 31 auch die Regelmatrix eingelesen und die entsprechende Kennziffer darauf geprüft, ob die Koordinatenmessung von Zahnrad 18 freigegeben ist. Nach der Koordinatenmessung werden Abweichungen zwischen der realen Flanke 23 und der Flanke des Meisterrades durch den Steuerungscomputer des Koordinatenmeßgerätes 22 in eine Datei 32 gespeichert. Die Regelmatrix wird erfindungsgemäß auf den nächsten Schritt, die Auswertung in Auswerteeinrichtung 42, vorbereitet und ebenfalls in die Datei 32 gespeichert.

Falls eine optimale Annäherung der realen Kegelradflanke 23 an die Meisterradflanke bereits für Ritzel und Tellerrad erfolgt ist, kann eine Laufprüfung als abschließende Untersuchung er folgen. Alle für die Laufprüfung erforderlichen Daten werden durch den Steuerungscomputer der Laufprüfmaschine 38 aus einer Datei 31 eingelesen. Insbesondere wird aus der Datei 31 auch die Regelmatrix eingelesen und die entsprechende Kennziffer darauf geprüft, ob die Laufprüfung von Kegelradpaar 18, 19 freigegeben ist. Die optimale Achsposition wird für jede der beiden Drehrichtungen getrennt gesucht und vom Steuerungscompu ter der Laufprüfmaschine 38 zusammen mit den akustischen Kenn werten in eine Datei 32 gespeichert. Die Regelmatrix wird er findungsgemäß auf den nächsten Schritt, die Auswertung in der Auswerteeinrichtung 42, vorbereitet und ebenfalls in die Datei 32 gespeichert.

Die Auswerteeinrichtung 42 besteht aus einem Systemrechner 44. Der Systemrechner 44 liest alle für die Auswertung erforderli chen Daten von einer Datei 32. Insbesondere wird für die Aus wertung aus der Datei 32 auch die Regelmatrix eingelesen und die entsprechende Kennziffer darauf geprüft, welche Auswertung durchgeführt werden soll. Aus der Belegung der Regelmatrix er hält der Systemrechner 44 erfindungsgemäß alle Informationen über den bisherigen Werdegang der Zahnradentwicklung. Wurde im vorausgehende Schritt eine Koordinatenmessung durchgeführt, dann errechnet der Systemrechner 44 eine neue Einstellung der Feinbearbeitungsmaschine 12. Wurde im vorausgehenden Schritt eine Laufprüfung mit nicht zufriedenstellendem Resultat durch geführt, dann errechnet der Systemrechner 44 aus den Achsver schiebungen und den kinematischen Kennwerten der Datei 32 neue Einstellungen für die Feinbearbeitungsmaschine 12 und die Ver zahnmaschine 10 und korrigierte Meisterräder für die Weich-, Hart- und Hartfeinprüfung 14, 15 und 16. Nach einer Auswertung durch die Auswerteeinrichtung 42 werden die neuen Datenstände in eine Datei 30 oder 33 gespeichert. Die Regelmatrix wird auf den nächsten Schritt vorbereitet und ebenfalls in die Datei 30 oder 33 gespeichert. Der nächste durchzuführende Schritt wird über einen aktualisierten Arbeitsplan am Bildschirm des System rechners 44 oder in ausgedruckter Form dem Bediener mitgeteilt. Nach durchlaufener Auswerteeinrichtung 42 gibt es die Möglich keiten:

- Feinbearbeiten des korrigierten Kegelrades mit Hartfein bearbeitungsmaschine 12
- Fertigprüfung des Kegelradsatzes 18, 19 in der Fertig prüfeinrichtung 13

Die Einrichtung zur Laufprüfung 17 nach der Fertigprüfung be steht aus einer Laufprüfmaschine 38. Alle für die Laufprüfung erforderlichen Daten werden durch den Steuerungscomputer der Laufprüfmaschine 38 aus einer Datei 34 eingelesen. Insbesondere wird aus der Datei 34 auch die Regelmatrix eingelesen und die entsprechende Kennziffer darauf geprüft, ob die Laufprüfung von Kegelradpaar 18, 19 freigegeben ist. Durch eine räumliche Ver lagerung der Achsen des Kegelradpaares 18, 19 kann eine Achspo sition gefunden werden, die eine Tragbildlage und akustische Kennwerte liefert, die mit den akustischen Kennwerten 21 aus der Fertigprüfung vergleichbar sind. Diese Achsposition wird für jede der beiden Drehrichtungen getrennt gesucht und vom Steuerungscomputer der Laufprüfmaschine 38 in eine Datei 35 ge speichert. Die Regelmatrix wird erfindungsgemäß auf den näch sten Schritt, die Auswertung in Auswerteeinrichtung 43, vorbe reitet und ebenfalls in die Datei 35 gespeichert.

Die Auswerteeinrichtung 43 besteht aus einem Systemrechner 44. Der Systemrechner 44 liest alle für die Auswertung erforderli chen Daten von einer Datei 35. Insbesondere wird für die Aus wertung aus der Datei 35 auch die Regelmatrix eingelesen und die entsprechende Kennziffer darauf geprüft, welche Auswertung durchgeführt werden soll. Aus der Belegung der Regelmatrix erhält der Systemrechner 44 erfindungsgemäß alle Informationen über den bisherigen Werdegang der Zahnradentwicklung. Wurde im vorausgehenden Schritt eine Laufprüfung durchgeführt, um den Zusammenhang zu einer unzufriedenstellenden Fertigprüfung her zustellen, dann errechnet der Systemrechner 44 aus den Achsver schiebungen und den kinematischen Kennwerten der Datei 35 neue Einstellungen für die Feinbearbeitungsmaschine 12 und die Ver zahnmaschine 10 und korrigierte Meisterräder für die Weich-, Hart- und Hartfeinprüfung 14, 15 und 16. Nach einer Auswertung durch die Auswerteeinrichtung 43 werden die neuen Datenstände in eine Datei 30 oder 36 gespeichert. Die Regelmatrix wird auf den nächsten Schritt vorbereitet und ebenfalls in die Datei 30 oder 36 gespeichert. Der nächste durchzuführende Schritt wird über einen aktualisierten Arbeitsplan am Bildschirm des System rechners 44 oder in ausgedruckter Form dem Bediener mitgeteilt.

Nach durchlaufener Auswerteeinrichtung 43 gibt es die Möglich keiten:

- Feinbearbeiten des korrigierten Kegelrades mit Hart feinbearbeitungsmaschine 12
- Abschluß der Kegelradentwicklung nach Erstellung einer Produktionsdatei 36

Der Systemrechner 44 ist ein als bekannt vorausgesetzter Perso nalcomputer oder beliebig anderer dezentral oder zentral in stallierte Computer. Die Auswerteeinrichtungen für die Opera tionen Verzahnen 40, Härten 41, Hartfeinbearbeiten 42 und Fertigprüfung 43, können alle in Form eines einzigen System rechners 44 oder durch Verwendung mehrerer Systemrechner 44 realisiert sein. Der Systemrechner 44 liest alle für die Aus wertung der jeweiligen Prüfung oder Messung erforderlichen Daten aus einer Datei 26, 29, 32, 34 oder 35 (je nach der aktu ellen Operation). Insbesondere wird für die Auswertung aus der Datei 26, 29, 32, 34 oder 35 auch die Regelmatrix eingelesen und die entsprechende Kennziffer darauf geprüft, welche Auswer tung durchgeführt werden soll. Aus der Belegung der Regelmatrix erhält der Systemrechner erfindungsgemäß alle Informationen über den Werdegang der Zahnradentwicklung und den Datenstand der Bearbeitungsmaschinen 10 und 12, beziehungsweise der Meß- und Prüfeinrichtungen 14 bis 17. Der Systemrechner 44 verwendet spezielle Datenprogramme zur Auswertung, die neue Datenstände für die einzelnen Schritte der Operationen Verzahnen, Härten, Hartfeinbearbeiten und Fertigprüfen berechnen und insbesondere diese koordinieren, durch Verändern des Kennziffern-Codes der Regelmatrix. Nach einer jeweiligen Auswertung werden die neuen Datenstände in eine der Dateien 24 bis 36 gespeichert. Die Regelmatrix wird auf den nächsten Schritt vorbereitet und eben falls in eine der Dateien 24 bis 36 gespeichert. Der nächste durchzuführende Schritt wird über einen aktualisierten Arbeits plan am Bildschirm des Systemrechners oder in ausgedruckter Form dem Bediener mitgeteilt.

Die Verbindungslinien 45 bis 48 deuten an, auf welche Daten stände die jeweilige Auswerteeinrichtung 40 bis 43 einen Ein fluß ausübt. Die gerichteten Pfeile der Dateien 24 bis 36, be ziehungsweise die Verbindungslinien 45 bis 48, stellen ein Re gelschema dar. Die Operationen 10 bis 13 sind gleichbedeutend mit einer Regelstrecke. Die Prüfeinrichtungen 14 bis 17 sind die Meßstellen der Regelstrecke und die Auswerteeinrichtungen 40 bis 43 sind die Regelglieder eines mehrfach wirkenden Re glers. Der Datenfluß 25, 26 und 46 baut den ersten Regelkreis (Verzahnen) auf, der einen Einfluß auf die Weichverzahnung, den Hartzustand und den hartfeinbearbeiteten Zustand des Kegelrades 18 ausübt. Der Datenfluß 28, 29 und 46 baut den zweiten Regel kreis auf, der nur einen Einfluß auf den Weichzustand des Kegelrades 18 hat. Der Datenfluß 31, 32 und 47 baut den dritten Regelkreis auf, der einen Einfluß auf den Hartzustand und den Weichzustand des Kegelrades 18 hat. Der Datenfluß 34, 35 und 48 baut den vierten Regelkreis auf, der einen Einfluß auf den hartfeinbearbeiteten Zustand, den Hartzustand und den Weichzu stand des Kegelrades 18 hat.

Der Systemrechner 44 der Auswerteeinrichtung 43 erstellt nach einer erfolgreich abgeschlossenen Zahnradentwicklung bzw. -optimierung eine Produktionsdatei 36. Diese Produktionsdatei 36 enthält alle Daten zur Herstellung, Messung, Prüfung und Abwei chungskompensation der entwickelten Zahnradpaarung 18, 19 die zur Serienfertigung erforderlich sind.

Bei den Dateien 24 bis 35 handelt es sich stets um die gleiche physikalische Speichereinheit, lediglich mit verschiedenem Inhalt. Diese schrittweise Veränderung des Dateiinhaltes, ins besondere der Steuerkennziffern der Regelmatrix, ermöglicht den erfindungsgemäßen streng koordinierten, optimalen Ablauf der Zahnradentwicklung. Die Dateien 24 bis 35 begleiten als Daten diskette die Entwicklung des Zahnradpaares 18, 19 oder stehen als zentrale Datei für jeden Entwicklungsschritt (z. B. über eine Datenleitung) zur Verfügung.

Claims

1. Verfahren zum Entwickeln und Optimieren der Verzahnungen von beliebigen Kegel- und Hypoidradpaaren, bestehend aus

- einer Regelstrecke, mit den Operationen Verzahnen, Härten, Hartfeinbearbeiten und Fertigprüfen,
- Prüfeinrichtungen des Weichzustandes (14), des Hartzu standes (15), des hartfeinbearbeiteten Zustandes (16) und des fertiggeprüften Zustandes (17), die als Meßstellen der Regelstrecke dienen,
- Auswerteeinrichtungen (40 bis 43), die als Regelglieder von mehrfach wirkenden Reglern dienen,
- einer Datei, die alle Informationen zur Steuerung des Re gelprozesses und alle Daten zur Steuerung der Operationen (10 bis 36), Prüfeinrichtungen (14 bis 17) und Auswerte einrichtungen (40 bis 43) enthält und die aktuelle Vorga be für den nächsten Verfahrensschritt liefert,
- einem Datentransfer zwischen den Verfahrensschritten (10 bis 17 und 40 bis 43);

dadurch gekennzeichnet, daß

- eine Weichprüfeinrichtung (14), das Laufverhalten (Ge räusch und Vibrationen) einer Kegelradpaarung (18, 19) mißt und
- eine Auswerteeinrichtung des Weichzustandes (40) aus den Ergebnissen einer Laufprüfung - falls notwendig - Korrek turdaten errechnet, die zu einer Verbesserung dieses Laufverhaltens führen und
- eine Auswerteeinrichtung des Weichzustandes (40) -falls notwendig- eine veränderte Einstellung einer Verzahn maschine (10) und entsprechend veränderte (optimierte) Meisterräder für eine Weichprüfeinrichtung (14), eine Hartprüfeinrichtung (15) und eine Hartfeinprüfeinrichtung (16) liefert und
- eine Weichprüfeinrichtung (14) erst nach erfolgter Lauf optimierung eine Koordinatenmessung der Kegelräder (18, 19) im Vergleich mit einem veränderten (optimierten) Mei sterradpaares durchführt und
- eine Hartprüfeinrichtung (15) den Unterschied zwischen einem optimierten Meisterrad und einem realen Kegelrad (18 oder 19) nach der Wärmebehandlung ermittelt und
- eine Auswerteeinrichtung des Hartzustandes (41) zur Kom pensation des systematischen Härteverzugs (Vorhalten) eine veränderte Einstellung der Verzahnmaschine (10) und ein verändertes Meisterradpaar für eine Weichprüfeinrich tung (14) liefert und
- eine Hartfeinprüfeinrichtung (16) Koordinatenmessungen feinbearbeiteter Kegelräder (18, 19) im Vergleich mit einem optimierten Meisterradpaar durchführt und
- eine Auswerteeinrichtung des Hartfeinzustandes (42) - falls notwendig - Korrektureinstellungen für eine Fein bearbeitungsmaschine (12) errechnet, um Abweichungen zwi schen feinbearbeiteten Kegelrädern (18, 19) und einem optimiertem Meisterradpaar zu minimieren und
- eine Auswerteeinrichtung des Hartfeinzustandes (42) - falls notwendig - weitere Vorhaltekorrekturen für eine Verzahnmaschine (10) (für nachfolgend, geschnittene Kegel räder) errechnet und entsprechend veränderte Meisterräder für eine Weichprüfeinrichtung (14), und eine Hartprüfein richtung (15) liefert und
- eine Hartfeinprüfeinrichtung (16) nachdem die Abweichun gen der feinbearbeiteten Kegelrädern minimiert sind, eine Laufprüfung des Kegelradpaares (18, 19) in Ergänzung oder anstelle der Fertigprüfung durchführt und
- eine Auswerteeinrichtung der Hartfeinbearbeitung (42) - falls notwendig - aus den Ergebnissen einer Laufprüfung in einer Hartfeinprüfeinrichtung (16) veränderte Einstel lungen für eine Hartfeinbearbeitungsmaschine (12), eine Verzahnmaschine (10) und entsprechend veränderte Meister räder für eine Weichprüfeinrichtung (14), eine Hartprüf einrichtung (15) und eine Hartfeinprüfeinrichtung (16) liefert und
- eine Laufprüfung nach der Fertigprüfung in einer Prüfein richtung (17) erfolgt, mit dem Ziel eine Achseinstellung zu finden, die eine bestmögliche Korrelation der akusti schen Kennwerte (21) zur Fertigprüfung (13) liefert und
- eine Auswerteeinrichtung der Fertigprüfung (43) - falls notwendig - aus Achslagenveränderungen und einer verblei benden Differenz der akustischen Kennwerte zwischen einer Fertigprüfeinrichtung (13) und einer Laufprüfungseinrich tung (17) weitere Korrekturen für ein Verzahnmaschine (10) und eine Feinbearbeitungsmaschine (12) errechnet und entsprechend veränderte Meisterräder für eine Weichprüf einrichtung (14), eine Hartprüfeinrichtung (15) und eine Hartfeinprüfeinrichtung liefert.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Daten zur Steuerung des Verfahrens in einer Matrix mit normalerweise neun Spalten und elf Zeilen (Regelmatrix) zu sammengefaßt sind, wobei

- die Spalten der Regelmatrix die Fertigungsoperationen zur Kegelradentwicklung aufzeigen (Verzahnen- Ritzel, Verzah nen-Tellerrad, Härten-Ritzel, Härten-Tellerrad, Hartfein bearbeiten-Ritzel, Hartfeinbearbeiten-Tellerrad und Fer tigprüfung), sowie den zuletzt getätigten und den folgen den Verfahrensschritt aufweisen und
- die Zeilen der Regelmatrix die einzelnen Schritte jeder Fertigungsoperation aufzeigen (Bearbeitung, Laufprüfung, Koordinatenmessung und Auswertung), über die Datenstände der beteiligten Maschinen und Prüfeinrichtungen Auskunft geben (Datenstand-Bearbeitung, Datenstand-Laufprüfung, Meisterrad-Nummer und Korrekturstand), sowie zur Eindeu tigkeit den zuletzt getätigten und den folgenden Verfah rensschritt aufweisen und
- ein zeilenweises Durchlaufen der Schritte einer Ferti gungsoperation (Spalte) so oft wiederholt wird, bis Lauf verhalten und Genauigkeit des entsprechenden Zustandes (weich, hart, hartfeinbearbeitet, fertiggeprüft) ausrei chen hoch sind und erst dann die Operationen der nächsten Spalte zeilenweise abgearbeitet werden.

3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Daten zur Steuerung des Verfahrens in beliebigen Datenfel dern gespeichert sind, wobei die Regeln zur Auswertung der beliebigen Datenfelder die gleiche Anleitung zum Handeln aufweist wie die Auswertung der Regelmatrix.

4. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle einer Fertigprüfung (13) lediglich eine Laufprüfung (16) nach der Feinbearbeitung erfolgt.

5. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es nicht ausschließlich für die Entwicklung, sondern auch für die Serienproduktion von Kegelradsätzen, insbesondere solcher, an die hohe Qualitätsansprüche gestellt werden bzw. deren Qualität und Laufverhalten schwer beherrschbar ist, eingesetzt wird.

6. Verfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungs-, Prüf- und Auswerteeinrichtungen (10 bis 17 und 40 bis 43) sämtlich computergesteuert sind und ihre daten mäßige Verbindung durch Datendisketten erfolgt.

7. Verfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungs-, Prüf- und Auswerteeinrichtungen (10 bis 17 und 40 bis 43) sämtlich computergesteuert sind und ihre daten mäßige Verbindung durch Datenleitungen oder Datenfernleitungen erfolgt.

8. Verfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die datenmäßige Verbindung der Bearbeitungs-, Prüf- und Aus werteeinrichtungen (10 bis 17 und 40 bis 43) durch Papieraus drucke, deren Daten manuell eingegeben werden, erfolgt.

9. Verfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die datenmäßige Verbindung der Entwicklungseinrichtungen (10 bis 17 und 40 bis 43) aus einer Mischform zwischen Daten disketten, Datenleitungen und Papierausdrucken realisiert ist.

10. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es auf beliebige Zahnradpaarungen, wie z. B. Stirnräder, ange wandt wird.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentan spruch 1, enthaltend

- eine Verzahnmaschine (10),
- eine Härteeinrichtung (11),
- eine Hartfeinbearbeitungsmaschine (12),
- eine Fertigprüfeinrichtung (13), bestehend aus einem Testfahrzeug, ausgestattet mit akustischen Meßinstru menten,
- eine Weichprüfeinrichtung (14), bestehend aus einer Lauf prüfmaschine und einem Koordinatenmeßgerät,
- eine Auswerteeinrichtung des Weichzustandes (40), beste hend aus einem geeigneten Computer,
- eine Hartprüfeinrichtung (15), bestehend aus einem Koordinatenmeßgerät,
- eine Auswerteeinrichtung des Hartzustandes (41), beste hend aus einem geeigneten Computer,
- eine Hartfeinprüfeinrichtung (16), bestehend aus einem Koordinatenmeßgerät und einer Laufprüfmaschine,
- eine Auswerteeinrichtung des feinbearbeiteten Zustandes (42), bestehend aus einem geeigneten Computer,
- eine Laufprüfeinrichtung nach der Fertigprüfung (17),
- eine Auswerteeinrichtung nach der Fertigprüfung (43), bestehend aus einem geeigneten Computer

gekennzeichnet dadurch, daß

- die Maschinen und Prüfeinrichtungen (10 bis 17) manuell mechanisch oder numerisch gesteuert sind oder eine belie bige Mischung von manuell-mechanischen und numerisch ge steuerten Maschinen und Prüfeinrichtungen besteht,
- sich die Maschinen und Prüfeinrichtungen (10 bis 17) an beliebig weit entfernten Orten, z. B. in unterschiedlichen Fabriken befinden können.